KESKUSTELU

Mikä ihmeen voima ne lehmät ja ihmiset sinne avaruuteen vetäisi?

Trollivoima. Kaikkea ihmiset jaksaa väsätä.

Valonäytös sekin tavallaan on, kun asteroidi räjähtää ilmakehässä. Tosin katselisin sitä mieluusti melkoisen paljon kauempaa kuin 10 km:n päästä kun 400 metrinen asteroidi räjähtää.

Ei noissa voi sanoa tarkkoja lukuja. Ne riippuvat asteroidin koostumuksesta, nopeudesta ja niin edelleen. Syvälle ilmakehään tuleva asteroidi räjähtää ilmanvastuksen ja liike-energiansa ansiosta ja tuottaa tulipallon. Tulipallo polttaa säteilyllään ja tuottaa massiivisen paineaallon. Mekanismi on hyvin samanlainen kuin ydinräjähdyksissä, lienet nähnyt niitä kylmän sodan aikaisia propagandavideoita.

No mieti nyt hieman. Meillä on siis 400 metrinen pallo sadan kilometrin päässä, joka vetää puoleensa. Entä paljonko on tavaraa lähimmän sadan kilometrin alueella jalkojemme alla vetämässä meitä alaspäin? Olisikohan hieman enemmän. Joten ei syytä huoleen.

Miten se sitten voi edes kiertää yhtään mitään jos se itsekään ei vaikuta? Siinähän rikotaan jo Newtonin lakeja. Kyllä sillä 400m kappaleellakin on vetovoima. Niinkuin kuullakin.

Ei fysiikka toimi niin, että joko vaikuttaa tai ei vaikuta, vaan voi myös vaikuttaa vähän. Kyllä se massasuhteensa edestä heittelee Maata, Aurinkoa tai mitä nyt sattuu kiertämäänkään, mutta se massasuhde on lähes äärettömän pieni. Ja jos se nyt sattuu kulkemaan pään yli, ehkä se keventää ihmisen kokemaa painoa jollain nanogrammalla (luku hihasta). Kuu vaikuttaa selvästi enemmän, mutta et varmaan ole sitäkään arkielämässäsi huomannut.

Niin, 400 metrinen jötikkä, aivan. Mutta mitäpäs siellä meidän jalkojen alla on? Paljonko on kokoa, paljonko painaa se? Minkälaisilla voimilla se vaikuttaa meihin ja mikä on ero tämän jalkojemme alla olevat mötikän ja sen ohi lentävän mötikän voimilla, kumpiko vetää lujempaa meitä puoleensa?

Muistaakseni max. 130 km korkeudessa näkyy tulijuovat.

Kappaleen pinta ei hehku kuin muutaman millin osan paksuudelta kun aika jää sekunneiksi yläilmakehässä. Meteoreissakin palopinta millien luokkaa. Luultavasti yliäänipamahdus ja ehkä jotain muutakin kuuluisi lähistöllä.

Taannoin syyspimeällä näin ilmiön jota olen epäillyt järeän kiväärikaliberin valojuovaluodiksi. Matalalta näyttävä lentorata suoraan havaintopaikan yli idästä länteen taivaan kannen yli parin kolmen sekunnin aikana. Ei ääntä. Mahdoton sanoa korkeutta, mutta mutu näköhavainnon perusteella n. 500m. kohdalla. Hyvin epätyypillinen.

Opiskelin vähän taannoin ja huomasin, että aika kivuttomasti voisi pudotella kiertoradalta aika suuriakin malmilohkareita sopivaan vesistöön niiden juurikaan kärsimättä / aiheuttamatta vahinkoa.

Vuorovesivoimat varmasti hajoittasivat kappaleen, jos se on oman painovoiman varassa koossa pysyvä hiekkakasa.

Ilman tiheys tuolla korkeudella riippuu auringon aktiviteetista ja satelliitti saattaa selvitä vielä muutaman kierroksen vaikka perigeumi kävisikin 100 km korkeudessa. Jonkinlaisen käsityksen ilman vastuksen vaikutuksesta saa esim. avaruusasema Mirin viimeisistä kierroksista ja paljon alempana avaruussukkula Columbian tuohoutumisesta. Muistaakseni 100 km korkeudella alkavat vasta kevytrakenteisimmat osat kuten aurinkokennot repeytymään irti aluksesta. Nopeus tässä vaiheessa on luokkaa 7,9 km/s.

On muistettava, että miehitetyt alukset ovat onttoja, siten niiden massa (ja siten kineettinen energia) on hyvin pieni niiden suureen poikkipinta-alaan nähden (ja siten suureen ilmanvastukseen) nähden. Massa/poikkipinta-ala suhde on siis pieni. Kun avaruusalus joutuu noin alas, se menettää prosentteja kineettisestä energiasta joka ohituksella ja tippuu varsin nopeasti alas.

Todennäköisyys tuollaisen 400 m kivimötikän maapallon lähiohitukseen on suurin kappaleella, jolla on suunnilleen samankokoinen ympärärata kuin maalla ja on ajautumassa maapallon läheisyyteen, mutta ohittaisi maapallon satojen tai tuhansien tai jopa kymmenien tuhansien kilometrien päästä ilman maapallon vetovoimavaikutusta.

Mitä hitaammin kappale lähestyy maata, sitä kauemmin se on maapallon vetovoimavaikutuksen alaisuudesta ja sitä enemmän sen rata kaareutuu kohti maapallon massakeskipistettä. Lähiohituksessa kappale saavuttaa ainakin maapallon pakonopeuden 11,2 km/s.

Maapallon massakeskipisteestä katsottuna kappaleen rata on parabeli parabelin huipun etäisyys massakeskipisteestä on se kiinnosava asia. Jos etäisyys on päiväntasaajalla 6478 km, silloin kappale sujahtaa ohitse 100 km korkeudella, jos se olisi 6378 km päässä maapallon keskipisteessä, se raapisi ilmattoman maapallon pintaa. Jos parabelin huippu olisi 6278 km päässä maapallon keskipisteestä, eli 100 km maanpinnan alapuolella, eli minutteja ennen parabelin huippua tulee vähän kovempi vastus (maanpinta) vastaan, ekä kappale koskaan saavuta parabelin huippua.

Pallon tilavuus on verrattuna kappaleen kolmanteen potenssiin, mutta poikkipinta-ala vain toisen potenssin suhteen. Umpinaisella kappaleella massa ja siten kineettinen energia ovat suoraan verrannollinen kappaleen tilavuuteen. Ilmanvastus ja sitä kautta kineettisen energian menetys on verrannollinen poikkipinta-alaan.

Mitä suurempi kappale, sitä pienempi siis kineetisen energian prosentuaalinen menetys ja sitä pienempi nopeuden menetys, mitä suurempi umpinainen kappale on. Samalla 100 km ohitusradalla oleva hiekanjyvänen hidastuu hyvin nopeasti ja putoaa lopulta terminaaliniopeudella alaspäin (ellei pala ennen sitä), sen sijaan 400 m kappale etenee 6478 km parabelirataansa melkein kun juna ja poistuu samanmuotoista rataa pitkin ulkoavaruuteen johonkin uuteen suuntaan, ajautuen todennäisesti varsin elliptiselle aurinkoa kiertävälle radalle.

Joku pienempi kappale vielä lähempänä kulkevalla parabeliradalla saattaisi menettää nopeutaan niin paljon, että se jäisi alle maan pakonopeuden 11,2 km/s eli jäisi kiertämään maata hyvin elliptiselle radalle esim. 50 km x 500000 km radalle. Jokaisella ilmakehässä vierailun yhteydessä radan apogeumi putoaa, pyöristäen rataa. Ajan mittaan tämä kappale putoisi maapallolle joidenkin kierrosten jälkeen 7,9 km/s ratanopeudesta.

Tätä ilmakejarrutustahan on yritetty käyttää useissa Mars luotaimissa siirryttäessä aurinkoa kiertävältä radalta Marsia kiertävälle radalle, mutta joko Marsin ilmakehän hetkellisestä tiheydestä ei ollut riittävää tietoutta tai sitten tuumien ja metrien konversiota ei osattu tehdä

Ihan ajatusleikkinä, ilman mitään yhteyttä todennäköisyyteen että näin voisi käydä:
Mitä tapahtuu maassa ja aurinkokunnassa jos lähestyjä onkin auringon massainen neutronitähti...

Ihminen on (joskus harvoin turhanpäiväisissä asioissa joihin eli liity mahdollisuutta kahmia rahaa, valtaa tai naisia) oppivainen elukka:
http://mars.jpl.nasa.gov/mro/mission/ti ... robraking/

Kappaleilla on ns. Rochen raja, jonka sisäpuolelle tulevia kappaleita vuorovesivoima pyrkii hajottamaan suuremmalla voimalla kuin gravitaatio pitää niitä koossa. Se ei välttämättä johda hajoamiseen, esimerkiksi jos kappale on pieni (satoja km tai pienempi) ja sen rakenteellinen lujuus pitää sen kasassa (esim. jokainen kivenmurikka Maan pinnalla), mutta tuon rajan sisäpuolella ei voi kasautua uusia kappaleita. Suurten kappaleiden, kuten planeettojen, rakenteellinen lujuus on merkityksetön ja niitä voidaan käsitellä nestepalloina. Sellainen hajoaa joutuessaan Rochen rajan sisään. 100 km:n päästä ohi kulkeva neutronitähti hajottaisi Maan pölyksi ja kaasuksi ja viskaisi pölyt ja kaasut hevon kuuseen Auringon lähettyviltä.

Minua kiinnostaisi tietää kuinka tiedemiehet laskevat asteroidien radat niin tarkasti? Niihinhän tulee muutoksia jos saavat osumia muista asteroideista...

Avaruudessa on niin paljon tilaa että suurempia suunnan muuttaja törmäyksiä tulee aika harvoin. Mikrometeoriitit yms. on varmaan asia erikseen, joka ehkä otetaan huomioon ratalaskuissa(?) Kannattaa muistaa ettei asteroidivyö ole mikään Star Wars tyylinen paikka jossa pitää koko ajan kieputtaa alusta ettei osuisi murikoihin, vaan tilaa on aika väljästi.